基于OBE理念的“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)改革

畢宏博 周小龍 黃曉剛

摘要：本教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師注重學(xué)生實(shí)際應(yīng)用和理論研究方面協(xié)同發(fā)展，嘗試將以成果為導(dǎo)向（OBE）等先進(jìn)的教育理念與教學(xué)手段相結(jié)合，充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、貼近實(shí)際的仿真軟件，多維度、大縱深地培養(yǎng)學(xué)生。在具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生帶著實(shí)際問題自主學(xué)習(xí)、探究求優(yōu)和個(gè)性發(fā)展的能力，產(chǎn)生學(xué)以致用的直觀意識(shí)，激發(fā)新時(shí)代學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)環(huán)節(jié)各方面，本團(tuán)隊(duì)教師試圖喚醒學(xué)生獨(dú)立思考意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、認(rèn)真細(xì)致的工匠精神，引導(dǎo)學(xué)生以唯物主義的認(rèn)識(shí)論、方法論等哲學(xué)思想分析并解決問題，并樹立自立、誠信、團(tuán)結(jié)、奮進(jìn)的良好品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：OBE; 自動(dòng)控制原理;課程思政

一、引言

《自動(dòng)控制原理》課程是高等學(xué)校自動(dòng)化類、電氣工程類面向應(yīng)用、面向綜合與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課程。該課程具有理論性、工程性、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，重點(diǎn)解決控制系統(tǒng)的建模、分析與設(shè)計(jì)問題，包括系統(tǒng)建模、時(shí)頻域分析和系統(tǒng)校正等知識(shí)。根據(jù)學(xué)校“立足衢州，面向浙江，服務(wù)地方”的辦學(xué)定位，以行業(yè)、企業(yè)崗位能力要求為目標(biāo)，要求學(xué)生較系統(tǒng)、全面地了解和掌握控制理論的知識(shí)，并能運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際的系統(tǒng)建立起其數(shù)學(xué)模型，并對(duì)模型所表征系統(tǒng)開展系統(tǒng)性能（穩(wěn)定性、暫態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能）的分析與設(shè)計(jì)（控制系統(tǒng)校正裝置等）工作，為今后從事控制理論與控制工程等相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。這門課程存在理論性強(qiáng)，學(xué)生缺乏生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)工作的感性認(rèn)識(shí)等不利因素。如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和創(chuàng)新意識(shí)等優(yōu)秀品質(zhì)，并為產(chǎn)教融合、新工科建設(shè)等方面落地提供保障，是當(dāng)前亟需解決的問題。

二、目前教學(xué)現(xiàn)狀

《自動(dòng)控制原理》課程理論性強(qiáng)，需要高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)和電路理論等多學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，大量公式推導(dǎo)致使學(xué)生應(yīng)接不暇，難于做到融會(huì)貫通;傳統(tǒng)的教學(xué)模式多呈現(xiàn)“填鴨式”教學(xué)特點(diǎn)，即以教師講授、學(xué)生被動(dòng)接收為主，往往容易忽視學(xué)生主體作用的發(fā)揮，缺乏必要的互動(dòng)和討論;各章節(jié)之間聯(lián)系松散，學(xué)生并不清楚所學(xué)知識(shí)如何應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì);目前仍是以期末考試為主要考核形式。在有限的時(shí)間內(nèi)，考試內(nèi)容不可能涵蓋所有的重點(diǎn)知識(shí)。除此之外，對(duì)實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神等方面的考核評(píng)價(jià)要求低。因此，本教師團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的教學(xué)環(huán)節(jié)中，往往產(chǎn)生“學(xué)生不明確學(xué)習(xí)重點(diǎn)”、“所學(xué)知識(shí)枯燥”和“理論與實(shí)際脫節(jié)”等消極現(xiàn)象，嚴(yán)重打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

三、教學(xué)改革方法

結(jié)合OBE理念與新工科的培養(yǎng)要求，我們從教學(xué)大綱、教學(xué)手段等大縱深、多維度地設(shè)計(jì)教學(xué)改革方法。

（一）教學(xué)大綱

為進(jìn)一步適應(yīng)新時(shí)期應(yīng)用型本科培養(yǎng)要求，我們確定教學(xué)大綱的課程目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1. 培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，引導(dǎo)學(xué)生以唯物主義的認(rèn)識(shí)論、方法論等哲學(xué)思想分析并解決問題，養(yǎng)成求真務(wù)實(shí)、認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度，并樹立誠信、友愛、和諧、奮進(jìn)的良好品質(zhì);課程目標(biāo)2. 掌握控制系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)方法，并能用于控制問題的分析與論證;課程目標(biāo)3. 具備使用MATLAB軟件等現(xiàn)代工程工具針對(duì)控制理論問題進(jìn)行仿真分析與設(shè)計(jì)的能力。

（1）基于OBE理念教學(xué)反向設(shè)計(jì)教學(xué)模塊，具體情況見圖1：

（二）教學(xué)手段

課堂教學(xué)方法：

引入和控制理論密切相關(guān)的生產(chǎn)一線案例，通過案例中遇到的具體科學(xué)問題，引出授課內(nèi)容。授課環(huán)節(jié)結(jié)束后，根據(jù)一線崗位要求，讓學(xué)生“變身”為企業(yè)員工，對(duì)問題給出自己的解決方案。最后由教師團(tuán)隊(duì)予以綜合點(diǎn)評(píng)。

闖關(guān)式教學(xué)環(huán)節(jié)：

為進(jìn)一步夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，提升學(xué)習(xí)興趣。本課程現(xiàn)已實(shí)行闖關(guān)式教學(xué)模式。闖關(guān)試卷覆蓋面廣，考核內(nèi)容豐富，學(xué)生需對(duì)闖關(guān)知識(shí)點(diǎn)非常熟悉，且計(jì)算分析的能力非常強(qiáng)才能闖關(guān)成功。

授課視頻庫：

學(xué)生往往對(duì)課程中的重難點(diǎn)內(nèi)容難以通過一次性課堂教學(xué)掌握，為此本教師團(tuán)隊(duì)錄制了部分教學(xué)視頻，用于學(xué)生課后學(xué)習(xí)。（見圖2）

教學(xué)實(shí)施情況：

課程教學(xué)主要包括課堂教學(xué)、仿真教學(xué)、闖關(guān)式教學(xué)三種教學(xué)模式。課堂教學(xué)多仍采用傳統(tǒng)的多媒體與板書結(jié)合方式進(jìn)行授課，但授課內(nèi)容多以案例形式給出。通過實(shí)際問題導(dǎo)向教學(xué)，學(xué)生主體作用凸顯，教學(xué)效果明顯提高;仿真教學(xué)基于MATLAB軟件進(jìn)行，主要為了提高學(xué)生理解程度、加深認(rèn)識(shí)，并要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)并驗(yàn)證自己的系統(tǒng)方案;闖關(guān)式教學(xué)要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)對(duì)階段學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行闖關(guān)，為考核評(píng)價(jià)過程化提供了有效保障，體現(xiàn)了考核的公平公正。

成績(jī)?cè)u(píng)定方式：成績(jī)?cè)u(píng)定按照平時(shí)成績(jī)（70%）、期末成績(jī)（30%）進(jìn)行考核。其中，平時(shí)成績(jī)包括闖關(guān)（42%）仿真實(shí)驗(yàn)（14%）、研討與作業(yè)（14%）。

四、結(jié)語

本文闡述了“自動(dòng)控制原理”在衢州學(xué)院的授課情況，結(jié)合OBE教學(xué)理念、應(yīng)用型本科教學(xué)特點(diǎn)和本校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從教學(xué)大綱、教學(xué)手段等方面加以改進(jìn)，給出了這門課程教學(xué)改革的新思路。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：浙江省一流課程項(xiàng)目-自動(dòng)控制原理，衢州學(xué)院課程思政建設(shè)項(xiàng)目（KCSZ202016），衢州學(xué)院課程思政示范課程建設(shè)項(xiàng)目（SFKC202114）， 衢州學(xué)院校級(jí)新技術(shù)應(yīng)用通識(shí)課程建設(shè)項(xiàng)目（XJSKC202007）.